基于旋转交错网格的双相介质地质数据获取方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地质数据测量领域，具体而言，涉及基于旋转交错网格的双相介质地 质数据获取方法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着工业技术的发展，人们对能源的需求量越来越大，常见的能源有电能、风能、 化石能源等。日常生活中，如汽车中所使用的石油，即为化石能源的一种。不同种类能源的 来源是不相同的，如电能通常是靠其他形式的能量转化得来，如风力发电、水力发电均是将 动能转化为电能。与电能不同的是，化石能源是通过动植物深埋一定时间之后所转化的，并 且需要通过勘探和挖掘来获得。
[0003] 随着化石能源的开发，当前社会越来越多的使用了化石能源。为了供给充分的化 石能源，高效开采化石能源的工作越发受到重视。化石能源的获取可以分为两个步骤，第一 个步骤是勘探，来判断当地是否存在化石能源，或者说是了解指定地域的化石能源的情况； 如果第一个步骤所得出的结果比较理想的话，就会执行第二个步骤，也就是通过开采的方 式来得到化石能源。由此可见，如何准确的了解化石能源的情况是首要的。并不只是化石能 源，所有深埋在地下的矿产资源在挖掘之前，都要先进行勘探、分析，进而确定该地域的地 址情况，继而确定该地域是否值得进行挖掘。
[0004] 在进行勘探的时候，通常会采用地震波测量技术，如通过在指定地域中埋设激发， 进而通过激发形成地震波，再通过地震仪和检波器准确的对该地域的地震波进行采集，最 后通过分析手段来分析出该地域的地质情况。
[0005] 同时，矿产资源所埋藏的地域，通常是由多种不同的介质组成了储层(矿产资源即 是埋藏在储层中的）。一般来说，储层介质多是由固体骨架和孔隙中的流体(油、气或水)组 成的双相介质，而非单一的介质。由于不同介质的物理属性差异较大，因此，对于这种介质 构造较为复杂的双相介质而言，储层内部多表现为各向异性的性质，这增加了研究储层构 造和特性的难度。
[0006] 考虑到双相介质构造的复杂性，为了更有效的对指定地域的地质情况进行确定， 需要探究双相各向异性的介质环境中地震波的传播规律，来进一步探明该地域中储层的性 质。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供基于旋转交错网格的双相介质地质数据获取方法和装置， 以获取指定地域的应力和速度的准确性。
[0008] 第一方面，本发明实施例提供了基于旋转交错网格的双相介质地质数据获取方 法，包括：
[0009] 根据双相介质运动方程，确定目标区域的地质数据计算式；
[0010] 使用旋转交错网格对所述地质数据计算式进行离散化处理；
[0011] 将所述离散化处理后的地质数据计算式在所述目标区域所对应的模型下进行数 值模拟，以确定所述目标区域的优化地质数据，所述优化地质数据包括优化速度值和优化 应力值。
[0012] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所 述使用旋转交错网格对所述地质数据计算式进行离散化处理包括：
[0013] 按照将速度和密度置于整网格点处，将弹性系数和应力置于半网格点处的方式， 计算所述地质数据计算式中，初步地质数据;所述初步地质数据包括初步速度值和初步应 力值。
[0014] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所 述按照将速度和密度置于整网格点处，将弹性系数和应力置于半网格点处的方式，计算所 述地质数据计算式中，初步速度值和初步应力值包括：
[0015] 将速度和密度赋值于整网格点处，将弹性系数和应力赋值于半网格点处；
[0016] 使用所述整网格点沿旋转交错网格的对角线的四个应力分量，通过中心差分计算 的方式计算速度对时间的偏导数，即初步速度值；
[0017] 使用所述半网格点沿旋转交错网格的对角线的四个速度分量，通过中心差分计算 的方式计算应力对时间的偏导数，即初步应力值。
[0018] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所 述将所述离散化处理后的地质数据计算式在所述目标区域所对应的模型下进行数值模拟 包括：
[0019] 按照随地震波传播时间变化的顺序，依次循环迭代调整所述离散化处理后的地质 数据计算式，每次迭代后，均保存迭代计算出的速度值和应力值，以确定优化速度值和优化 应力值。
[0020] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所 述地质数据计算式为：
[0021]
[0022]
[0023]其中，i和j分别表示水平方向x，y或垂直方向z中的一个，Uj和Uj分别是固相和流相 的位移在j方向的分量，1?为流体相对固体骨架运动时的耗散系数，〇1以为作用在固相应力 分量在j方向上的偏导，s为作用在流体单元侧面上的应力，P11和P22分别表示介质单位体积 内固相和流相部分的有效质量，P12为视质量，即流相相对固相运动时的质量耦合系数。
[0024]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所 述地质数据计算式为：
[0025]
[0026] 其中，表示速度，(?表示应力，叫为弹性系数，Di表示关于密度的多项式，bu 表示耗散系数，Qi为固相和流相之间体积变化的耦合系数，R是描述孔隙流体的弹性参数。
[0027] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所 述将所述离散化处理后的地质数据计算式在所述目标区域所对应的模型下进行数值模拟 包括：
[0028] 采用如下稳定性条件对所述离散化处理后的地质数据计算式在所述目标区域所 对应的模型下进行数值模拟，
[0029] 其中，At为时间步长，Vmax是最大相速度，Ah是空间步长，ck是交错网格空间差分 系数，D是空间维数。
[0030] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所 述将所述离散化处理后的地质数据计算式在所述目标区域所对应的模型下进行数值模拟 包括：
[0031 ]采用如下吸收边界条件对所述离散化处理后的地质数据计算式在所述目标区域 所对应的模型下进行数值模拟，
[0032] 其中，sx是扩展函数，ax20，kx2 1办上、心均为关于吸收边界宽度的修正参数，1 为虚数单位，w为频率变量。
[0033]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所 述离散化处理后的地质数据计算式为：
[0034]
[0035]
[0036] 其中，
[0037]
[0038] 9 a为空间差分系数，u为表达式W示范参数，1 < η < N，N表示空间差分阶数，Δ χ、Δ z为沿 水平方向X和垂直方向Z的空间差分步长，i、j分别表示所对应的网格点的位置。
[0039] 第二方面，本发明实施例还提供了基于旋转交错网格的双相介质地质数据获取装 置，包括：
[0040] 确定模块，用于根据双相介质运动方程，确定目标区域的地质数据计算式；
[0041] 离散化处理模块，用于使用旋转交错网格对所述地质数据计算式进行离散化处 理；
[0042] 模拟模块，用于将所述离散化处理后的地质数据计算式在所述目标区域所对应的 模型下进行数值模拟，以确定所述目标区域的优化地质数据，所述优化地质数据包括优化 速度值和优化应力值。
[0043] 本发明实施例提供的基于旋转交错网格的双相介质地质数据获取方法，采用旋转 交错网格对地质数据计算式进行处理的方式，与现有技术中使用一般交错网格对地质数据 计算进行处理，导致在计算物理量(如速度和应力）的偏导时，需要通过内插法进行插值处 理，才能够求得最终的结果，由于需要进行插值，因而导致最终求得的结果会有一定的偏差 相比，其通过旋转交错网格对地质数据计算式进行处理，在后续模拟的时候，避免了场量和 模型参数的插值问题，因而使得后续计算出的最终结果更为准确提高了计算精度。
[0044]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0045] 为了